ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

第九講ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境河南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院授課人：金勇聯(lián)系：Email：計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程之一ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹軟件程序編譯、PC模擬調(diào)試TRACE32仿真調(diào)試器介紹硬件板級(jí)調(diào)試SOC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹ARM芯片設(shè)計(jì)

議程ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹ADS1.2是為嵌入式ARM設(shè)計(jì)的一整套軟件開(kāi)發(fā)工具從最初的軟件原型到最終優(yōu)化的ROM代碼。ADS1.2發(fā)布于2001的12月支持的主機(jī)系統(tǒng)IBMcompatiblePCswithWindows95,98,2000,MEorNT4SunworkstationswithSolaris2.6,2.7or2.8HPworkstationswithHPUX10.20,11RedHatLinux6.2&7.1使用FLEXLM管理器,管理它的LICENSE45天的評(píng)估版軟件第三方工具支持:ADS1.2概述支持最新的ARM內(nèi)核ARM926EJ-S,ARM9EJ-S,VFPv2支持V5TEJ體系結(jié)構(gòu)ARMulator仿真執(zhí)行JavabytecodeBytecode顯示Jazelle狀態(tài)庫(kù)管理器可合并各種庫(kù)(RTOS,TCP/IPX通訊協(xié)議棧)使用pragmas，可實(shí)現(xiàn)出色代碼和數(shù)據(jù)的布局，為可重定位的代碼設(shè)置新的鏈接選項(xiàng)編譯器同時(shí)輸出匯編碼和目標(biāo)碼ADS1.2特性ANSIC編譯器-armccandtccISO/EmbeddedC++編譯器-armcppandtcppARM/Thumb匯編器-armasmLinker-armlink

Windows集成開(kāi)發(fā)環(huán)境-CodeWarriorDebugger-AXDarmsd可向前兼容格式轉(zhuǎn)換器-fromelfADS1.2主要模塊庫(kù)管理器-armarCandC++庫(kù)指令級(jí)仿真器-ARMulator同時(shí)包含ARMFirmwareSuite〔底層的例程和庫(kù)〕ARMApplicationLibraryRealMonitorADS1.2主要模塊C++sourcemodule(s)ASMsource

module(s)Csource

module(s)命令行makefileIDEfromelfROMformat

DisassemblyCodesizeDatasizeetc.ofromelf.oarmarLibrary.carmcpp-c

tcpp-carmcc-c

tcc-carmasm.cppELF

object

file(s)

withDWARF2debugtables.s.o.axfarmlinkLibrariesELF/DWARF2imageADS1.2工具使用C/C++

BrowserC/C++

SensitiveEditorProject

ManagerCodeWarrior-IDEDockingwindowsDockingtoolbarsRegistersSource/DisassemblyMemoryAXDC/C++編譯器–關(guān)鍵特性完全支持ANSI及其兼容C編譯器屬于ISO/EmbeddedC++compilers支持所有的ARM處理器(用‘-cpu’)e.g.ARM7TDMI,StrongARM,ARM9TDMI,ARM9E,ARM10,Xscale優(yōu)化的代碼可以實(shí)現(xiàn)源碼級(jí)調(diào)試:-O0:最正確的調(diào)試信息,沒(méi)有優(yōu)化(-g) “Debug〞-O1:大局部?jī)?yōu)化，比較好的調(diào)試信息〔–g〕 “DebugRel〞-O2:完整優(yōu)化,有限的調(diào)試信息 “Release〞內(nèi)嵌匯編C和匯編的交叉列表(‘-S-fs’)C/C++Compiler–數(shù)據(jù)類型下面這些數(shù)據(jù)類型可支持char 8bitbyteshort 16bithalf-wordint 32bitwordlong 32bitintegerfloat 32bitIEEEsingle-precisiondouble 64bitIEEEdouble-precisionpointers 32bitslonglong 64bitinteger

pointer,char〔默認(rèn)為unsigned，可用-zc變?yōu)閟igned〕之外，上述所有的默認(rèn)值為Signed。

ADS1.2提供的庫(kù)ANSIC庫(kù)完整的文件處理，字符，數(shù)學(xué)庫(kù)等這些庫(kù)、函數(shù)包不需要為重定向而重新編譯。適合嵌入式使用-不必設(shè)單獨(dú)的內(nèi)嵌變量自動(dòng)選擇正確的庫(kù)決定于所使用的字節(jié)對(duì)齊方式，獨(dú)立的位置，堆棧的檢查等。保存了runtime功能支持和浮點(diǎn)支持C++庫(kù)包含:標(biāo)準(zhǔn)c++庫(kù)〔2.01版本〕C++編譯器包含runtime功能支持ADS1.2支持的調(diào)試方式ELF/DWARF2imageHostrunningdebuggerMulti-ICEAngelARMulator指令級(jí)仿真串口方式調(diào)試，目標(biāo)板上運(yùn)行monitorJTAG調(diào)試ARMulator針對(duì)某種ARM內(nèi)核進(jìn)行指令級(jí)仿真可以完成精確的指令仿真允許對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行校驗(yàn)可以對(duì)存儲(chǔ)器周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)允許為指定的存儲(chǔ)器和時(shí)鐘速度，設(shè)定系統(tǒng)的基準(zhǔn)根據(jù)要求可以配置所有的ARM核來(lái)進(jìn)行調(diào)試最新的含CACHE的核e.gARM946E,ARM966E,ARM10(inclVFP),XScale支持TRACE-指令追蹤提供擴(kuò)展的工具包所有的模板用C編寫，可以容易地用VISUALC++增加新的外設(shè)模板也可仿真IRQ或FIQ中斷可參考ADS1.2DebugTargetGuide有關(guān)模板的詳細(xì)說(shuō)明Multi-ICEJTAG調(diào)試的系統(tǒng)就是最終系統(tǒng)也存在第三方的協(xié)議轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品

DataAddressControlBREAKPTCPUARMDebuggerandMulti-ICEserver(canberunonseparatemachines)TAPEmbeddedICELogic-RTADS1.2提供的ARM應(yīng)用庫(kù)應(yīng)用庫(kù)是一個(gè)優(yōu)化的軟件包：包括數(shù)學(xué)運(yùn)算和應(yīng)用等由ARM體系結(jié)構(gòu)專家手工制作的優(yōu)秀的ARM例子程序完全源代碼，包含說(shuō)明文檔和創(chuàng)立〔BUILD〕工具在用戶應(yīng)用軟件里使用，是免版稅的軟件包包括：DSP變換：-DCT,FFTDSP過(guò)濾-FIR,IIR&LMS數(shù)學(xué)計(jì)算快速定點(diǎn)乘法和除法平方根，立方根，三角函數(shù)有符號(hào)的飽和加法其它大量有用的函數(shù)ADS1.2小結(jié)完成軟件程序的編譯，連接定位完成初級(jí)的軟件模擬調(diào)試工作初步驗(yàn)證程序的正確性為后續(xù)板級(jí)硬件集成調(diào)試提供前提條件(Multi-ICE)……TRACE32仿真調(diào)試器介紹TRACE32德國(guó)Lauterbach公司出品致力于開(kāi)發(fā)全能型開(kāi)發(fā)工具-仿真器，調(diào)試器成立于1979,最大最全的仿真器,調(diào)試器設(shè)計(jì)制造商20余年嵌入式微處理器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)ONESYSTEMFITSALL

TRACE32簡(jiǎn)介產(chǎn)品有3個(gè)系列TRACE32-ICE〔InCircuitEmulator〕TRACE32-ICD〔InCircuitDebugger〕TRACE32-FIRE〔FullyIntegratedRISCEmulator〕模塊化結(jié)構(gòu),可按用戶要求裁剪，配置多種儀器的綜合體：通用仿真器邏輯/狀態(tài)/時(shí)序分析儀通用計(jì)數(shù)器/定時(shí)器模式/脈沖信號(hào)源模擬調(diào)試器軟件測(cè)試FLASH編程……TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32支持600種以上的微處理器.以下是局部常見(jiàn)品牌： AMD ARM Dallas Hitachi IBM Intel Mitsubishi Motorola National NEC Oki Philips Siemens Toshiba SGS-Thomson Zilog Infineon ...通用性，更換仿真模塊就可調(diào)試不同的芯片TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32支持60種以上的編譯器，主要有：

ARM

Borland

Tasking CAD-UL

Diab-SDS

Greenhills Hitech

Hiware

HP

IAR

Intel

Keil

Microsoft Motorola...TRACE32支持6種編程語(yǔ)言： ASM，C，C++，PASCAL，PL/M， ADA或MODULA2TRACE32支持多種不同的主機(jī)操平臺(tái)，主要有：

Windsows3.1/95/98/NT

HP-UX Solaris

UNIX……TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32支持的嵌入式操作系統(tǒng)超過(guò)20種，主要有

Nucleus OSE

Rubus CMX RTXC

pSOSVxWORKS...TRACE32支持RTOS調(diào)試：RTOS專用菜單Kernel資源顯示Task狀態(tài)顯示、統(tǒng)計(jì)評(píng)估任務(wù)級(jí)調(diào)試……TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32支持FLASH在線編程，F(xiàn)LASH〔廠家〕主要有： AMD ATMEL FUJISTU INTE MACRONIX MICRON MITSUBISHI MOTOROLA SHARP SST ST TI TOSHIBA…既支持片外FLASH，也支持片內(nèi)FLASH支持8bit、16bit、32bit總線寬度TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32具有獨(dú)特的嵌入式軟件測(cè)試功能：程序追蹤〔Trace)程序流程，選擇追蹤...函數(shù)性能測(cè)試〔Performance〕運(yùn)行時(shí)間，函數(shù)嵌套...代碼覆蓋分析〔Coverage〕代碼覆蓋率，變量檢查〔讀/寫〕堆棧深度分析...TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32系列產(chǎn)品具有統(tǒng)一的工作界面，使用同一命令集，易學(xué)易用，一通百通個(gè)性化的可編程菜單和功能鍵，用戶可以根據(jù)自己的需要增加或刪除某些下拉菜單和工具按鍵TRACE32簡(jiǎn)介Memory測(cè)試硬件斷點(diǎn)功能，TRACE32可以在FLASH或EPROM中直接調(diào)試支持多CPU調(diào)試豐富的斷點(diǎn)類型支持MMU、FPU調(diào)試上下文追蹤系統(tǒng)CTS〔ContextTracingSystem〕條件執(zhí)行功能〔STEP、GO〕……TRACE32簡(jiǎn)介TRACE32-ICD簡(jiǎn)介TRACE32-ICD是基于集成在片內(nèi)的調(diào)試和跟蹤邏輯〔BDM、JTAG、ETM、OCDS、NEXUS〕的在線調(diào)試器〔In-CircuitDebugger〕TRACE32-ICD根本結(jié)構(gòu)TRACE32-ICD典型構(gòu)成ControllerDebuggerDebugPortControllerDebuggerDebugPortTRACE32-ICD根本模塊控制/接口模塊PODPRT(并口)ETH(網(wǎng)口)調(diào)試模塊DEBUGPowerDEBUGPowerDEBUGUSBTrace模塊PowerNEXUICR(RISCTrace)PowerTraceROM調(diào)試器(ESI)配置方案BDM/JTAG調(diào)試器〔網(wǎng)口〕

Hub

EthernetInterfaceBDM/JTAGDebuggerBDM/JTAG調(diào)試器〔USB口〕BDM/JTAGDebuggerwithUSBInterface配置方案BDM/JTAG調(diào)試器，帶Trace模塊〔并口〕

PRTCable

PodbusParallelInterfaceBDM/JTAGDebugger

RISCTraceModule配置方案BDM/JTAG調(diào)試器，帶觸發(fā)探頭〔并口〕

PrinterCableParallelInterfaceBDM/JTAGDebuggerTriggerProbe

配置方案TRAC32小結(jié)完成板級(jí)硬件調(diào)試仿真實(shí)時(shí)調(diào)試跟蹤性能分析RTOS級(jí)調(diào)試……ADS+TRACE小結(jié)ADS1.2軟件編譯，模擬調(diào)試TRACE32-ICD硬件調(diào)試仿真ADS1.2+TRACE32-ICDARM嵌入式開(kāi)發(fā)的黃金組合美國(guó)高通CDMA方案標(biāo)配SOC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹-Integrator典型的SOC系統(tǒng)架構(gòu)通用外設(shè)Integrator概述Integrator是ARM公司提供的用于SOC(SystemOnChip)設(shè)計(jì)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將ARM公司的測(cè)試芯片〔各種ARM內(nèi)核〕及其相關(guān)技術(shù)通過(guò)靈活而又高效的開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供給用戶。提高設(shè)計(jì)效率縮短上市時(shí)間降低開(kāi)發(fā)本錢Integrator將軟件和硬件IP集成在一起PrimeCell及其相關(guān)驅(qū)動(dòng)使用可編程器件方便得到與最終系統(tǒng)極為相近的早期原型Integrator的內(nèi)核模塊〔CM〕支持最新的ARM內(nèi)核200-500MIPSASB,AHBIntegrator組件Integrator系列由各種模塊和板極平臺(tái)構(gòu)成：CM—CoreModule：內(nèi)核模塊，提供ARM處理器內(nèi)核LM—LogicModule：邏輯模塊，提供用戶可編程邏輯單元IM—InterfaceModule：接口模塊，提供與LM相連的電路和連結(jié)器，為開(kāi)發(fā)測(cè)試、基準(zhǔn)確定、原理認(rèn)證以及用戶原型設(shè)計(jì)提供方便板極平臺(tái)：提供各模塊所需的以AMBA為骨干的系統(tǒng)架構(gòu)AP—ASICDevelopmentPlatform：ASIC開(kāi)發(fā)平臺(tái)AM—AnalyzerModule：分析模塊，用于與邏輯分析儀對(duì)接SP—CompactPCIDevelopmentBoard，可用于WinCE開(kāi)發(fā)內(nèi)核模塊〔CM〕CM可獨(dú)立工作，也可與AP或用戶設(shè)計(jì)的硬件一起工作主要是提供SOC的核心—ARM內(nèi)核主要特性ARM微處理器技術(shù)266K或1MSSRAM，因內(nèi)核不同而不同SDRAMDIMM擴(kuò)展槽，支持最多256MB空間引出AMBA系統(tǒng)總線到各種平臺(tái)板時(shí)鐘產(chǎn)生復(fù)位控制JTAG調(diào)試接口，可接Multi-ICE、Trace32-ICD等開(kāi)發(fā)工具內(nèi)核模塊〔CM〕CM設(shè)計(jì)有緊耦合存儲(chǔ)系統(tǒng)SSRAM和SDRAM盡可能靠近CPU，使得存儲(chǔ)器速度得到優(yōu)化有利的影響將在存儲(chǔ)器總線性能中得到表達(dá)實(shí)際數(shù)字與所用的內(nèi)核有關(guān)，典型值是40MHz多處理器支持允許多達(dá)4個(gè)CM堆接在同一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上—支持多處理器應(yīng)用4個(gè)系統(tǒng)總線接口，分置在板子兩端。方便與其他模塊連結(jié)工作方式獨(dú)立工作：加上電源和Multi-ICE/Trace32-ICD，就可獨(dú)立工作可用于ARM內(nèi)核性能的評(píng)估和演示集成到Integrator環(huán)境中：連接ARM公司的開(kāi)發(fā)模塊和平臺(tái)與第三方開(kāi)發(fā)環(huán)境集成使用：滿足AMBA總線特性的第三方開(kāi)發(fā)平臺(tái)或ASIC原型設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)核模塊〔CM〕CM支持的ARM處理器〔目前有8種〕Integrator/CM7TDMI --ARM7TDMIIntegrator/CM720T --ARM720TIntegrator/CM740T --ARM740TIntegrator/CM920T --ARM920TIntegrator/CM920-ETM --ARM920TandETM9Integrator/CM940T --ARM940TIntegrator/CM946E-S --ARM946E-SandETM9Integrator/CM966E-S --ARM966E-SandETM9邏輯模塊〔LM〕LM是邏輯設(shè)計(jì)模塊。提供用戶可自由編程的FPGA單元，用于總線〔AMBA,ASB,AHB,APB〕設(shè)備的開(kāi)發(fā)主要用于外設(shè)接口的添加開(kāi)發(fā)。用戶可將其外設(shè)設(shè)計(jì)通過(guò)總線直接連接到真實(shí)的環(huán)境中可用作原型設(shè)計(jì)、測(cè)試，與ARMPrimeCell外設(shè)或用戶自己的硬件IP集成支持最新的FPGA技術(shù)和知名廠家〔如：Xilinx,Altera〕，目前最新的LM有：Xilinx：VirtexEXCV2000E–2MgatesAltera：ApexEP20K1000E–1.7Mgates工作方式單獨(dú)使用和Integrator其他模塊〔CM,IM,AP,SP〕集成使用支持多模塊應(yīng)用，最多可將4個(gè)LM堆接在一起當(dāng)在FPGA中設(shè)計(jì)了一個(gè)軟核后，也可作CM使用邏輯模塊〔LM〕主要特性Xilinx或AlteraFPGA1MBZBTSRAM9個(gè)通用LED8個(gè)通用開(kāi)關(guān)時(shí)鐘及復(fù)位電路按鈕提供連接到FPGA的原型設(shè)計(jì)區(qū)與IM的連接接口與IntegratorAMBA系統(tǒng)和控制總線全連接，包括中斷、仲裁器和時(shí)鐘信號(hào)AMBAHDL例子代碼2個(gè)32位的邏輯分析儀接口〔直接連接到FPGA引腳上〕JTAG,Trace,邏輯分析儀接口接口模塊〔IM〕接口模塊是外設(shè)添加開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的一局部用于連接邏輯模塊提供標(biāo)準(zhǔn)接口，用戶可以連接使用PrimeCell或用戶自己在LMFPGA中實(shí)現(xiàn)的外設(shè)。需要與兼容的LM配套使用兩種類型〔資源及接口不盡相同〕IM-PD1：主要針對(duì)便攜式、無(wú)線、娛樂(lè)市場(chǎng) IM-AD1：